wellenausbreitung im raum
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Wellenausbreitung im Raum. Beeinflussungsmöglichkeiten Frequenzabhängigkeit Raumwelle - Bodenwelle Freiraum-Dämpfungsmass Nahfeld - Fernfeld. Beeinflussungsmöglichkeiten. Dämpfung Reflexion Interferenz Beugung Streuung. Frequenzabhängigkeit. Ursache: Einstrahlung der Sonne - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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1(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz
Wellenausbreitung im Raum
• Beeinflussungsmöglichkeiten• Frequenzabhängigkeit• Raumwelle - Bodenwelle
• Freiraum-Dämpfungsmass
• Nahfeld - Fernfeld
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2(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz
Beeinflussungsmöglichkeiten
• Dämpfung
• Reflexion
• Interferenz
• Beugung
• Streuung
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3(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz
Frequenzabhängigkeit
Ursache:
- Einstrahlung der Sonne
- Strahlung aus dem Weltraum
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4(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz
Aufbau der Atmosphäre
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5(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz
Ionosphäre
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6(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz
Elektronendichte in der Ionosphäre
Tromsø, 22.1.1993
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7(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz
Globale Elektronenverteilungin der Ionosphäre
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8(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz
Bodenwelle
Bodenwelle: • Reichweite begrenzt• abhängig von der
Geländestruktur, Bebauung, Bewuchs
• Dämpfung• Beugung• Reflexion
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9(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz
Raumwelle
Reflexion an Schichten derIonosphäre abhängig vom:
• Abstrahlwinkel
• der Frequenz
• den Eigenschaften der Reflexionsschicht.
eventuell Mehrfachreflexion
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10(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz
NahempfangszoneFernempfangszone
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11(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz
Interferenzzone
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12(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz
Schwund
Zeitabhängige frequenzselektive Änderung des Empfangssignals hinsichtlich Amplitude und Funktionsverlauf.
Schwund wird durch Interferenz von Raumwelle und Bodenwelle verursacht, da bei unterschied-lichen Laufwegen eine Phasendifferenz besteht.
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13(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz
Nahfeld - Fernfeld
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14(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz
Frequenzabhängigkeit
• Langwellen (LW)
• Mittelwellen (MW)
• Kurzwellen (KW)
• Meterwellen (UKW)
• Dezimeterwellen
• Zentimeterwellen
• Millimeterwellen
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15(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz
Langwellen (LW)
• Ausbreitung nur mit der Bodenwelle
• Reichweite von der Strahlungsleistung abhängig
• Starke Dämpfung
• Gleiche Empfangsbedingungen bei Tag und bei Nacht und zu allen Jahreszeiten
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16(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz
Mittelwellen (MW)
• Bodenwelle und reflektierte Raumwelle
• Abhängig von der Tageszeit
• Abhängig von der Jahreszeit
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17(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz
Aufgaben:
Welche Wegdifferenz müsste zwischen Raumwelle und Bodenwelle bestehen, damit vollständige Auslöschung erreicht wird?
Zu welcher Jahreszeit ist der Empfang von Mittelwellen schlechter?
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18(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz
Kurzwellen (KW)
• Reflexion der Raumwelle an der Ionosphäre
• Mehrfachreflexionen -> ausgeprägter Fernempfang
• Oft grosse tote Zonen• Übertragungsqualität von
Tageszeit, Jahreszeit, Sonnenfleckenzahl abhängig
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19(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz
Sonnenflecken
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20(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz
MUF und LUF
MUF = maximum usable frequency
LUF = lowest usable frequency
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21(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz
Meterwellen (UKW)
• Nur Bodenwelle interessant
• In der Regel keine Reflexion der Raumwelle an der Ionosphäre
• Geradlinige Ausbreitung (quasioptisch)
• Daher beschränkte Reichweite
• Zu beachten: Reflexion und Beugung
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22(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz
Überreichweiten bei Meterwellen
• Reflexionsfähige Schichten in der Troposphäre
• Bei bestimmten Wetterlagen
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23(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz
Dezimeterwellen
• quasioptisch
• Richtfunkverbindungen
• Fresnel-Zone muss frei von Hindernissen sein.
• Streustrahlung an Inhomogenitäten der Troposphäre möglich (Troposcatter).
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24(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz
Fresnel-Zone
Das Rotationsellipsoid mit Breite b und Länge d muss frei von Hindernissen sein, damit sich keine Interferenzen bilden.
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25(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz
Freiraum-Dämpfungsmass
• Für eine hindernisfreie Verbindung• Für Funkverbindungen mit quasioptischen
Wellen• Freiraum-Dämpfungsmass:
d = Abstand Sender - Empfänger
a0 =20⋅lg4⋅π ⋅dλ
dB
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26(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz
Zentimeter- und Millimeterwellen
• Weisen das stärkste quasioptische Verhalten auf.
• Vorteil: einfach zu bündeln
• Nachteil: häufige Reflexionen
• Starke Dämpfung durch Gase und Wasser
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27(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz
Aufgaben
• Bei einer Richtfunkanlage sei die Breite der Fresnel-Zone wegen vorhandener Hindernisse zwischen Sender und Empfänger vorgegeben. Was geschieht, wenn der Abstand zwischen Sender und Empfänger verringert wird?
• Welche Beeinflussungen können für elektro-magnetische Wellen in der Atmosphäre auftreten?